网络编程【TCP单向通信、TCP双向通信、一对多应用、一对多聊天服务器】(二)-全面详解（学习总结---从入门到深化）

 

 

目录

Java网络编程中的常用类

TCP通信的实现和项目案例

TCP通信入门案例 

TCP单向通信

TCP双向通信

创建点对点的聊天应用

一对多应用

一对多聊天服务器

Java网络编程中的常用类

Java为了跨平台，在网络应用通信时是不允许直接调用操作系统接 口的，而是由java.net包来提供网络功能。下面我们来介绍几个 java.net包中的常用的类。

InetAddress的使用 

作用：封装计算机的IP地址和DNS（没有端口信息）

注：DNS是Domain Name System，域名系统。

特点：

这个类没有构造方法。如果要得到对象，只能通过静态方法：

getLocalHost()、getByName()、 getAllByName()、 getAddress()、getHostName()

 获取本机信息

获取本机信息需要使用getLocalHost方法创建InetAddress对象。 getLocalHost()方法返回一个InetAddress对象，这个对象包含了本 机的IP地址，计算机名等信息。

public class InetTest {public static void main(String[] args)throws Exception {//实例化InetAddress对象InetAddress inetAddress = InetAddress.getLocalHost();//返回当前计算机的IP地址System.out.println(inetAddress.getHostAddress());//返回当前计算机名System.out.println(inetAddress.getHostName());}
}

根据域名获取计算机的信息

根据域名获取计算机信息时需要使用getByName(“域名”)方法创建 InetAddress对象。

public class InetTest2 {public static void main(String[] args)throws Exception {InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("www.baidu.com");System.out.println(inetAddress.getHostAddress());System.out.println(inetAddress.getHostName());}
}

根据IP获取计算机的信息

根据IP地址获取计算机信息时需要使用getByName(“IP”)方法创建 InetAddress对象。

public class InetTest3 {public static void main(String[] args)throws  Exception {InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("14.215.177.38");System.out.println(inetAddress.getHostAddress());System.out.println(inetAddress.getHostName());}
}

 InetSocketAddress的使用

作用：包含IP和端口信息，常用于Socket通信。此类实现 IP 套接字 地址（IP 地址 + 端口号），不依赖任何协议。 InetSocketAddress相比较InetAddress多了一个端口号，端口的作 用：一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务，比如Web服务、 FTP服务、SMTP服务等，这些服务完全可以通过1个IP地址来实 现。 那么，主机是怎样区分不同的网络服务呢？显然不能只靠IP地址， 因为IP 地址与网络服务的关系是一对多的关系。实际上是通过“IP地 址+端口号”来区分不同的服务的。

public class InetSocketTest {public static void main(String[] args) {InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("www.baidu.com",80);System.out.println(inetSocketAddress.getAddress().getHostAddress());System.out.println(inetSocketAddress.getHostName());}
}

URL的使用

IP地址标识了Internet上唯一的计算机，而URL则标识了这些计算机 上的资源。 URL 代表一个统一资源定位符，它是指向互联网“资源” 的指针。资源可以是简单的文件或目录，也可以是对更为复杂的对 象的引用，例如对数据库或搜索引擎的查询。 为了方便程序员编程，JDK中提供了URL类，该类的全名是 java.net.URL，有了这样一个类，就可以使用它的各种方法来对 URL对象进行分割、合并等处理。

public class UrlTest {public static void main(String[] args)throws Exception {URL url = new URL("https://www.itbaizhan.com/search.html?kw=java");System.out.println("获取与此URL相关联协议的默认端口："+url.getDefaultPort());System.out.println("访问资源："+url.getFile());System.out.println("主机名"+url.getHost());System.out.println("访问资源路径："+url.getPath());System.out.println("协议："+url.getProtocol());System.out.println("参数部分："+url.getQuery());}
}

 通过URL实现最简单的网络爬虫

public class UrlTest2{public static void main(String[] args)throws Exception {URL url = new URL("https://www.itbaizhan.com/");try (BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(url.openStream()))) {StringBuilder sb = new StringBuilder();String temp;/** 这样就可以将网络内容下载到本地机器。* 然后进行数据分析，建立索引。这也是搜索引擎的第一步。*/while ((temp = br.readLine()) != null) {sb.append(temp);}System.out.println(sb);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

TCP通信的实现和项目案例

TCP通信实现原理

前边我们提到TCP协议是面向的连接的，在通信时客户端与服务器 端必须建立连接。在网络通讯中，第一次主动发起通讯的程序被称 作客户端(Client)程序，简称客户端，而在第一次通讯中等待连接的 程序被称作服务器端(Server)程序，简称服务器。一旦通讯建立，则 客户端和服务器端完全一样，没有本质的区别。

 “请求-响应”模式：

Socket类：发送TCP消息。

ServerSocket类：创建服务器。

 套接字Socket是一种进程间的数据交换机制。这些进程既可以在同 一机器上，也可以在通过网络连接的不同机器上。换句话说，套接 字起到通信端点的作用。单个套接字是一个端点，而一对套接字则 构成一个双向通信信道，使非关联进程可以在本地或通过网络进行 数据交换。一旦建立套接字连接，数据即可在相同或不同的系统中 双向或单向发送，直到其中一个端点关闭连接。套接字与主机地址 和端口地址相关联。主机地址就是客户端或服务器程序所在的主机 的IP地址。端口地址是指客户端或服务器程序使用的主机的通信端 口。 在客户端和服务器中，分别创建独立的Socket，并通过Socket的属 性，将两个Socket进行连接，这样，客户端和服务器通过套接字所 建立的连接使用输入输出流进行通信。 TCP/IP套接字是最可靠的双向流协议，使用TCP/IP可以发送任意数 量的数据。 实际上，套接字只是计算机上已编号的端口。如果发送方和接收方 计算机确定好端口，他们就可以通信了。 客户端与服务器端的通信关系图：

 

 TCP/IP通信连接的简单过程：

位于A计算机上的TCP/IP软件向B计算机发送包含端口号的消息，B 计算机的TCP/IP软件接收该消息，并进行检查，查看是否有它知道 的程序正在该端口上接收消息。如果有，他就将该消息交给这个程 序。 要使程序有效地运行，就必须有一个客户端和一个服务器。

 通过Socket的编程顺序：

1 创建服务器ServerSocket，在创建时，定义ServerSocket的监听端口（在这个端口接收客户端发来 的消息）

2 ServerSocket调用accept()方法，使之处于阻塞状态。

3 创建客户端Socket，并设置服务器的IP及端口。

4 客户端发出连接请求，建立连接。

5 分别取得服务器和客户端Socket的InputStream和OutputStream。

6 利用Socket和ServerSocket进行数据传输。

7 关闭流及Socket。

TCP通信入门案例 

创建服务端

public class BasicSocketServer {public static void main(String[] args) {System.out.println("服务器启动等待监听。。。。");//创建ServerSockettry(ServerSocket ss =new ServerSocket(8888);//监听8888端口，此时线程会处于阻塞状态。Socket socket = ss.accept();//连接成功后会得到与客户端对应的 Socket对象，并解除线程阻塞。//通过客户端对应的Socket对象中的输入流对象，获取客户端发送过来的消息。BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()))){       System.out.println(br.readLine());}catch(Exception e){e.printStackTrace();System.out.println("服务器启动失败。。。。");}}
}

创建客户端

public class BasicSocketClient {public static void main(String[] args) {//创建Socket对象try(Socket socket =new Socket("127.0.01",8888);//创建向服务端发送消息的输出流对象。PrintWriter pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream())){pw.println("服务端，您好！");pw.flush();}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}
}

TCP单向通信

单向通信是指通信双方中，一方固定为发送端，一方则固定为接收 端。

 创建服务端

public class OneWaySocketServer {public static void main(String[] args) {System.out.println("服务端启动，开始监听。。。。。");try(ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);//监听8888端口，获与取客户端对应的 Socket对象Socket socket = serverSocket.accept();//通过与客户端对应的Socket对象获取输入流对象BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));//通过与客户端对应的Socket对象获取输出流对象PrintWriter pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream())){System.out.println("连接成功！");while(true){//读取客户端发送的消息String str = br.readLine();System.out.println("客户端说："+str);if("exit".equals(str)){break;}pw.println(str);pw.flush();}}catch(Exception e){e.printStackTrace();System.out.println("服务端启动失败。。。。。");}}
}

创建客户端

public class OneWaySocketClient {public static void main(String[] args) {//获取与服务端对应的Socket对象try(Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);//创建键盘输入对象Scanner scanner = new Scanner(System.in);//通过与服务端对应的Socket对象获取输出流对象PrintWriter pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream());//通过与服务端对应的Socket对象获取输入流对象BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()))){while(true){//通过键盘输入获取需要向服务端发送的消息String str = scanner.nextLine();//将消息发送到服务端pw.println(str);pw.flush();if("exit".equals(str)){break;}//读取服务端返回的消息String serverInput = br.readLine();System.out.println("服务端返回的："+serverInput);}}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}
}

TCP双向通信

双向通信是指通信双方中，任何一方都可为发送端，任何一方都可 为接收端。

创建服务端

public class TwoWaySocketServer {public static void main(String[] args) {System.out.println("服务端启动！监听端口8888。。。。");try(ServerSocket serverSocket  = new ServerSocket(8888);Socket socket = serverSocket.accept();//创建键盘输入对象Scanner scanner = new Scanner(System.in);//通过与客户端对应的Socket对象获取输入流对象BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));//通过与客户单对应的Socket对象获取输出流对象PrintWriter pw  = new PrintWriter(socket.getOutputStream());){while(true){//读取客户端发送的消息String str = br.readLine();System.out.println("客户端说："+str);String keyInput = scanner.nextLine();//发送到客户端pw.println(keyInput);pw.flush();}}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}
}

创建客户端

public class TwoWaySocketClient {public static void main(String[] args) {try(Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);//创建键盘输入对象Scanner  scanner = new Scanner(System.in);//通过与服务端对应的Socket对象获取输入流对象BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));//通过与服务端对应的Socket对象获取输出流对象PrintWriter pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream());){while (true) {String keyInput = scanner.nextLine();pw.println(keyInput);pw.flush();String input = br.readLine();System.out.println("服务端说：" + input);}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

创建点对点的聊天应用

创建服务端

/**
* 发送消息线程
*/
class Send extends Thread{private Socket socket;public Send(Socket socket){this.socket = socket;}@Overridepublic void run() {this.sendMsg();}/*** 发送消息*/private void sendMsg(){//创建Scanner对象try(Scanner scanner = new Scanner(System.in);//创建向对方输出消息的流对象PrintWriter pw = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream());){while(true){String msg = scanner.nextLine();pw.println(msg);pw.flush();}}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}
}
/**
* 接收消息的线程
*/
class Receive extends Thread{private Socket socket;public Receive(Socket socket){this.socket = socket;}@Overridepublic void run() {this.receiveMsg();}/*** 用于接收对方消息的方法*/private void receiveMsg(){//创建用于接收对方发送消息的流对象try(BufferedReader  br = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()));){while(true){String msg = br.readLine();System.out.println("他说："+msg);}}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}
}
public class ChatSocketServer {public static void main(String[] args) {try(ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);){System.out.println("服务端启动，等待连接。。。。。");Socket socket = serverSocket.accept();System.out.println("连接成功！");new Send(socket).start();new Receive(socket).start();}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}
}

创建客户端

/**
* 用于发送消息的线程类
*/
class ClientSend extends Thread{private Socket socket;public ClientSend(Socket socket){this.socket = socket;}@Overridepublic void run() {this.sendMsg();}/*** 发送消息*/private void sendMsg(){//创建Scanner对象try(Scanner scanner = new Scanner(System.in);//创建向对方输出消息的流对象PrintWriter pw = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream());){while(true){String msg = scanner.nextLine();pw.println(msg);pw.flush();}}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}
}
/**
* 用于接收消息的线程类
*/
class ClientReceive extends Thread{private Socket socket;public ClientReceive(Socket socket){this.socket = socket;}@Overridepublic void run() {this.receiveMsg();}/*** 用于接收对方消息的方法*/private void receiveMsg(){//创建用于接收对方发送消息的流对象try(BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()));){while(true){String msg = br.readLine();System.out.println("他说："+msg);}}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}
}
public class ChatSocketClient {public static void main(String[] args) {try {Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);System.out.println("连接成功！");new ClientSend(socket).start();new ClientReceive(socket).start();}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}
}

优化点对点聊天应用

/**
* 发送消息线程
*/
class Send extends Thread{private Socket socket;private Scanner scanner;public Send(Socket socket,Scanner scanner){this.socket = socket;this.scanner = scanner;
}@Overridepublic void run() {this.sendMsg();}/*** 发送消息*/private void sendMsg(){//创建向对方输出消息的流对象try(PrintWriter pw = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream()))
{while(true){String msg = scanner.nextLine();pw.println(msg);pw.flush();}}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}
}
/**
* 接收消息的线程
*/
class Receive extends Thread{private Socket socket;public Receive(Socket socket){this.socket = socket;}@Overridepublic void run() {this.receiveMsg();}/*** 用于接收对方消息的方法*/private void receiveMsg(){//创建用于接收对方发送消息的流对象try(BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()))){while(true){String msg = br.readLine();System.out.println("他说："+msg);}}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}
}
public class GoodTCP {public static void main(String[] args){Scanner scanner = null;ServerSocket serverSocket = null;Socket socket = null;try{scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入：server,<port> 或者：<ip>,<port>");String str = scanner.nextLine();String[] arr = str.split(",");if("server".equals(arr[0])){//启动服务端System.out.println("TCP Server Listen at "+arr[1]+" .....");serverSocket = new ServerSocket(Integer.parseInt(arr[1]));socket = serverSocket.accept();System.out.println("连接成功！");}else{//启动客户端socket = new Socket(arr[0],Integer.parseInt(arr[1]));System.out.println("连接成功！");}//启动发送消息的线程new Send(socket,scanner).start();//启动接收消息的线程}catch(Exception e){e.printStackTrace();}finally{if(serverSocket != null){try {serverSocket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}
}

一对多应用

一对多应用设计

各socket对间独立问答，互相间不需要传递信息。

 一对多应答型服务器

/**
* 定义消息处理线程类
*/
class Msg extends Thread{private Socket socket;public Msg(Socket socket){this.socket = socket;}@Overridepublic void run() {this.msg();}/*** 将从客户端读取到的消息写回给客户端*/private void msg(){try(BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()));PrintWriter pw = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream())){while(true){pw.println(br.readLine()+" [ok]");pw.flush();}}catch(Exception e){e.printStackTrace();System.out.println(this.socket.getInetAddress()+" 断线了！");}}
}
public class EchoServer {public static void main(String[] args) {try(ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888)){//等待多客户端连接while(true){Socket socket = serverSocket.accept();new Msg(socket).start();}}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}
}

一对多聊天服务器

服务器设计

1、服务器的连接设计

2、服务器的线程设计

 创建一对多聊天服务应用

/**
* 接收客户端消息的线程类
*/
class ChatReceive extends Thread{private Socket socket;public ChatReceive(Socket socket){this.socket =socket;}@Overridepublic void run() {this.receiveMsg();}/*** 实现接收客户端发送的消息*/private void receiveMsg(){try(BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()))){while(true){String msg = br.readLine();synchronized ("abc"){//把读取到的数据写入公共数据区ChatRoomServer.buf=" ["+this.socket.getInetAddress()+"] "+msg;//唤醒发送消息的线程对象。"abc".notifyAll();}}}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}
}
/**
* 向客户端发送消息的线程类
*/
class ChatSend extends Thread{private Socket socket;public ChatSend(Socket socket){this.socket = socket;}@Overridepublic void run() {this.sendMsg();}/*** 将公共数据区的消息发送给客户端*/private void sendMsg(){try(PrintWriter  pw = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream())){while(true){synchronized ("abc"){//让发送消息的线程处于等待状态"abc".wait();//将公共数据区中的消息发送给客户端pw.println(ChatRoomServer.buf);pw.flush();}}}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}
}
public class ChatRoomServer {//定义公共数据区public static String buf;public static void main(String[] args) {System.out.println("Chat Server Version 1.0");System.out.println("Listen at 8888.....");try(ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888)){while(true){Socket socket = serverSocket.accept();System.out.println("连接到："+socket.getInetAddress());new ChatReceive(socket).start();new ChatSend(socket).start();}}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}
}

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